Reactive oxygen species as modulators and effectors of epithelial defense: A role for NOD-like receptors?
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Reaktive Sauerstoffspezies (ROS) sind als Effektoren des angeborenen Immunsystems entscheidend an der Immunhomöostase beteiligt. Ihre Bildung durch ROS-generierende Enzymsysteme und ihr Abbau durch antioxidativ wirksame Proteine stellt ein komplex reguliertes System dar. Chronisch entzündliche Prozesse sind durch ein Übermaß von ROS bzw. ROS-induzierten Gewebeschäden gekennzeichnet, andererseits führt eine unzureichende ROS- Produktion zu Immundefizienzen. NOD-like Rezeptoren (NLRs) sind eine Familie von intrazellulären Immunrezeptoren zur Erkennung von endogenen und exogenen Gefahrensignalen. Ein Zusammenwirken von NOD2, wie auch NLRs, die Komponenten des Inflammasoms darstellen und ROS, ist bereits bekannt. So sind beispielsweise ROS als verstärkender Faktor an der Inflammasom-vermittelten Signalgebung beteiligt. Ziel des Projektes war es, die Verbindung zwischen der zellulären Redox-Homöostase und der NLR-vermittelten Signalgebung im Kontext der intestinalen Barrierefunktion zu charakterisieren. Im Rahmen des Projektes konnte p22phox als ein Faktor der ROS-generierenden sowie Prdx4 als ein ROS-abbauendes Protein in ihrem Zusammenwirken mit NOD2 bzw. dem Inflammasom beschrieben werden. Es konnte gezeigt werden, dass der Ko-Faktor der NAPDH Oxidase p22phox in intestinalen Zellen des Epithels wie auch der Lamina Propria exprimiert ist und bei akuter Entzündung hochreguliert wird. Mittels Ko- Immunpräzipitation wurde eine Interaktion zwischen überexprimiertem NOD2 und p22phox in HEK293 Zellen wie auch endogen in PBMCs nachgewiesen. Als weiterer Faktor wurde Prdx4 beschrieben, welcher vorwiegend in der Lamina Propria exprimiert ist und bei akuter Entzündung ebenfalls hochreguliert wird. Für die Charakterisierung von Prdx4 standen eine konstitutive und konditionelle Prdx4-knockout Mauslinie zu Verfügung. Es zeigte sich, dass die ROS-Spiegel in Prdx4-defizienten Tieren sowohl basal wie auch nach LPS Stimulation gegenüber Wildtyp-Tieren signifikant erhöht sind. Ebenfalls war die Inflammasom-vermittelte IL-1β Sekretion in Prdx-4- knockout Makrophagen im Vergleich zu denen des Wildtypen um das Vierfache erhöht. Dieser Anstieg konnte sowohl durch die Zugabe von rekombinantem Prdx4 wie auch des Caspase-1 Inhibitors YVAD auf das Niveau des Wildtyps abgesenkt werden. Im DSS-induzierten Kolitis Modell sowie im LPS-Schock Modell zeigte sich ein protektiver Effekt für Prdx4. Zusammengefasst haben die Arbeiten der vergangenen Förderperiode gezeigt, dass NOD-like Rezeptoren eine wichtige Rolle als Interaktoren und Effektoren von ROS-vermittelten Effekten spielen. In weiterführenden Experimenten soll nun der Frage nachgegangen werden, welcher molekulare Mechanismus den Prdx4-vermittelten Einfluss auf die Entzündungsantwort reguliert und ob sich dieser Ansatz als Therapie eignet.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2010) Enhancement of reactive oxygen species production and chlamydial infection by the mitochondrial Nod-like family member NLRX1. J Biol Chem 285, 41637-41645
Abdul-Sater AA, Said-Sadier N, Lam VM, Singh B, Pettengill MA, Soares F, Tattoli I, Lipinski S, Girardin SE, Rosenstiel P & Ojcius DM
- Nod2 is essential for temporal development of intestinal microbial communities. Gut. 2011 Oct;60(10):1354-62. Epub 2011 Mar 18
Rehman A, Sina C, Gavrilova O, Häsler R, Ott S, Baines J, Schreiber S & Rosenstiel P
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1136/gut.2010.216259) - (2012) RNAi screening identifies mediators of NOD2 signaling: implications for spatial specificity of MDP recognition. Proc Natl Acad Sci U S A 109, 21426-21431
Lipinski S, Grabe N, Jacobs G, Billmann-Born S, Till A, Hasler R, Aden K, Paulsen M, Arlt A, Kraemer L, Hagemann N, Erdmann KS, Schreiber S & Rosenstiel P
(Siehe online unter https://doi.org/10.1073/pnas.1209673109) - (2013) Debug Your Bugs - How NLRs Shape Intestinal Host-Microbe Interactions. Front Immunol 4, 479
Lipinski S & Rosenstiel P
(Siehe online unter https://doi.org/10.3389/fimmu.2013.00479) - (2013) NOD2-mediated dysbiosis predisposes mice to transmissible colitis and colorectal cancer. J Clin Invest 123, 700-711
Couturier-Maillard A, Secher T, Rehman A, Normand S, De Arcangelis A, Haesler R, Huot L, Grandjean T, Bressenot A, Delanoye-Crespin A, Gaillot O, Schreiber S, Lemoine Y, Ryffel B, Hot D, Nunez G, Chen G, Rosenstiel P* & Chamaillard M
(Siehe online unter https://doi.org/10.1172/JCI62236) - (2013) Paneth cells as a site of origin for intestinal inflammation. Nature 503, 272-276
Adolph TE, Tomczak MF, Niederreiter L, Ko HJ, Bock J, Martinez-Naves E, Glickman JN, Tschurtschenthaler M, Hartwig J, Hosomi S, Flak MB, Cusick JL, Kohno K, Iwawaki T, Billmann-Born S, Raine T, Bharti R, Lucius R, Kweon MN, Marciniak SJ, Choi A, Hagen SJ, Schreiber S, Rosenstiel P, Kaser A & Blumberg RS
(Siehe online unter https://doi.org/10.1038/nature12599) - (2013) Stories of love and hate: innate immunity and host-microbe crosstalk in the intestine. Curr Opin Gastroenterol 29, 125-132
Rosenstiel P
(Siehe online unter https://doi.org/10.1097/MOG.0b013e32835da2c7)
